CN110225439A - 一种阵列基板及发声装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种阵列基板及发声装置，该阵列基板包括：衬底基板，位于衬底基板上依次层叠设置的弹性层、压电层和匹配层；阵列基板包括发声区域和非发声区域；衬底基板至少在发声区域内具有多个第一空腔结构；发声区域的图形为中心对称图形，发声区域的对称中心与衬底基板的对称中心位于同一区域；在发声区域内，匹配层具有的结构与第一空腔结构的发声参数相匹配；在非发声区域内，匹配层具有的结构与衬底基板的发声参数失配。通过对匹配层和衬底基板内的空腔结构进行设计，使发声区域能够发射对应频率的声波，而非发声区域不能发射对应频率的声波，从而降低了阵列基板所发射声波的旁瓣强度，以增加阵列基板所发射声波的指向性。

Description

一种阵列基板及发声装置
技术领域
本发明涉及发声技术领域，尤指一种阵列基板及发声装置。
背景技术
相关技术中的阵列基板包括衬底基板，以及排布于整个衬底基板上的多个发声单元，每个发声单元对应的位置该衬底基板均包括一空腔结构，以发出对应频率的声波，发声单元还包括依次位于衬底基板上的弹性层、压电层和匹配层。该发声单元的工作方式是对压电层的电极加载电激励，使得压电层在横向方向上产生横向振动，由于压电层的侧边都被固定，导致横向振动产生纵向弯曲，产生声波通过匹配层向外辐射。该种阵列基板发出的声波的旁瓣强度较大，导致所发出的声波的指向性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种阵列基板及发声装置，用以解决相关技术中的阵列基板所发射声波的指向性较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上依次层叠设置的弹性层、压电层和匹配层；所述阵列基板包括发声区域和非发声区域；
所述衬底基板至少在所述发声区域内具有多个第一空腔结构；
所述发声区域的图形为中心对称图形，所述发声区域的对称中心与所述衬底基板的对称中心位于同一区域；
在所述发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述第一空腔结构的发声参数相匹配；
在所述非发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述衬底基板的发声参数失配。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述衬底基板在所述非发声区域内具有多个所述第一空腔结构；
所述匹配层仅覆盖所述发声区域；
所述阵列基板还包括：位于所述非发声区域的吸收层，所述吸收层位于所述压电层背离所述衬底基板的一侧，所述吸收层被配置为对所述非发声区域内的声波进行吸收。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述衬底基板在所述非发声区域内具有多个所述第二空腔结构；所述第二空腔结构与所述第一空腔结构的发声参数不同；
所述匹配层至少覆盖所述发声区域。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述第一空腔结构仅排布于所述发声区域，所述匹配层至少覆盖所述发声区域。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述匹配层全部覆盖所述衬底基板。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述阵列基板还包括：吸收层，所述吸收层位于所述非发声区域，且位于所述压电层背离所述衬底基板的一侧，所述吸收层被配置为对所述非发声区域内的声波进行吸收。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述发声区域的图形为所述衬底基板的图形的内切图形。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述发声区域的图形为八边形。
在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的阵列基板中，所述发声区域的一侧边的长度与所述衬底基板对应侧边的长度之比在0.2～0.4之间。
第二方面，本发明实施例还提供了一种发声装置，包括如上述任一实施例所述的阵列基板。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供了一种阵列基板及发声装置，该阵列基板包括：衬底基板，位于所述衬底基板上依次层叠设置的弹性层、压电层和匹配层；所述阵列基板包括发声区域和非发声区域；所述衬底基板至少在所述发声区域内具有多个第一空腔结构；所述发声区域的图形为中心对称图形，所述发声区域的对称中心与所述衬底基板的对称中心位于同一区域；在所述发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述第一空腔结构的发声参数相匹配；在所述非发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述衬底基板的发声参数失配。通过对匹配层和衬底基板内的空腔结构进行设计，使发声区域能够发射对应频率的声波，而非发声区域不能发射对应频率的声波，从而降低了阵列基板所发射声波的旁瓣强度，以增加阵列基板所发射声波的指向性。
附图说明
图1为相关技术中的阵列基板的结构示意图；
图2为相关技术中发声单元的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之三；
图6为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之四；
图7为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之五；
图8为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之六；
图9为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之七。
具体实施方式
相关技术中的阵列基板，如图1和图2所示，包括衬底基板01，以及排布于整个衬底基板01上的多个发声单元A，每个发声单元A对应的位置该衬底基板1均包括一空腔结构02，以发出对应频率的声波，发声单元A还包括依次位于衬底基板01上的弹性层03、压电层04和匹配层05。该发声单元A的工作方式是对压电层04的电极加载电激励，使得压电层04在横向方向上产生横向振动，由于压电层04的侧边都被固定，导致横向振动产生纵向弯曲，产生声波通过匹配层05向外辐射。由于在该阵列基板中匹配层05覆盖所有的空腔结构02，使阵列基板的各区域均发射声波，该种设置会使得阵列基板发出的声波的旁瓣强度较大，导致所发射声波的指向性较低。
针对相关技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种阵列基板及发声装置。为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反应真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种阵列基板，如图3至图7所示，该阵列基板包括：衬底基板1，位于衬底基板1上依次层叠设置的弹性层、压电层(弹性层和压电层与相关技术中的结构相同，在图中未具体示出)和匹配层2；阵列基板包括发声区域(图3中匹配层2覆盖的区域)和非发声区域(图3中除匹配层2覆盖区域的其他区域)；
衬底基板1至少在发声区域内具有多个第一空腔结构3；
发声区域的图形为中心对称图形，发声区域的对称中心与衬底基板1的对称中心位于同一区域；
在发声区域内，匹配层2具有的结构与第一空腔结构3的发声参数相匹配；
在非发声区域内，匹配层2具有的结构与衬底基板1的发声参数失配。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，通过对匹配层和衬底基板内的空腔结构进行设计，使发声区域能够发射对应频率的声波，而非发声区域不能发射对应频率的声波，从而降低了阵列基板所发射声波的旁瓣强度，以增加阵列基板所发射声波的指向性。
需要说明的是，将发声区域设置为中心对称图形可以将发声中心确定在阵列基板的中心区域，有利于提高该阵列基板的发声指向性。
其中，该衬底基板可以为玻璃基板，当然也可以为能够实现对应功能的其他材质的衬底基板，对于衬底基板的材质在此不作具体限定。
下面结合附图3至图7对本发明实施例提供的阵列基板进行详细的阐述。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，如图3所示，衬底基板1在非发声区域内具有多个第一空腔结构3；
匹配层2仅覆盖发声区域；
阵列基板还包括：位于非发声区域的吸收层4，吸收层4位于压电层背离衬底基板1的一侧，吸收层4被配置为对非发声区域内的声波进行吸收。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，虽然非发声区域设置有第一空腔结构，能够发出对应频率的声波，但是在非发声区域未设置匹配层，且在非发声区域设置有吸收层，该吸收层的设置将非发声区域的声波进行了吸收，无法进行传播，因此减少了旁瓣的强度，增加了该阵列的指向性。
需要说明的是，该吸收层只要设置在压电层背离衬底基板的一侧就能实现对非发声区域的声波进行吸收，具体地，该吸收层可以位于压电层与匹配层之间，该吸收层也可以位于匹配层背离衬底基板的一侧，在此不作具体限定。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，如图4和图6所示，衬底基板1在非发声区域内具有多个第二空腔结构5；第二空腔结构5与第一空腔结构3的发声参数不同；
匹配层2至少覆盖发声区域。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，在非发声区域设置第二空腔结构，该第二空腔结构的发声参数与第一空腔结构的发声参数不同，从而非发声区域不能发出与发声区域相同的声波，即发射对应声波的仅有发声区域，也能起到提高阵列的发声指向性的作用。
需要说明的是，在上述实施例中，该匹配层可以覆盖非发声区域(如图6所示)，也可以不覆盖非发声区域(如图4所示)，两种情况所达到的效果相同，均能够使非发声区域发射的声波不对发声区域所发射的声波产生影响。
除上述之外，还需说明的是，本发明是通过对匹配层和衬底基板内设置的空腔结构进行匹配，从而限定发声区域和非发声区域，对于其他膜层，如弹性层和压电层如无特殊说明均是覆盖该衬底基板的所有区域的。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，如图5和图7所示，第一空腔结构3仅排布于发声区域，匹配层2至少覆盖发声区域。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，仅在发声区域设置第一空腔结构，在非发声区域未设置空腔结构，虽然在非发声区域未设置空腔结构，该区域也会发出声波，但是该非发声区域的声波与发声区域的声波的发声参数不同，不会带发声区域的声波产生影响，即发射对应声波的仅有发声区域，从而起到提高阵列的发声指向性的作用。
需要说明的是，在上述实施例中，该匹配层可以覆盖非发声区域(如图7所示)，也可以不覆盖非发声区域(如图5所示)，两种情况所达到的效果相同，均能够使非发声区域发射的声波不对发声区域所发射的声波产生影响。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，如图6和图7所示，匹配层2全部覆盖衬底基板1。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，上述实施例中在非发声区域设置第二空腔结构，或者在非发声区域不设置空腔结构，均不能发出与发声区域相同的声波，因此对发声区域所发射的声波均不会产生影响，为减少构图工艺可以使匹配层去不覆盖该衬底基板。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，如图8和图9所示，阵列基板还包括：吸收层4，吸收层4位于非发声区域，且位于压电层背离衬底基板1的一侧，吸收层1被配置为对非发声区域内的声波进行吸收。
具体地，在本发明实施例提供的阵列基板中，在上述实施例中，虽然非发声区域不能发出与发声区域相同的声波，但是非发声区域也会有声波发出，为保证该阵列基板仅发声区域发出声波，可以在非发声区域设置吸收层，对非发声区域发射的声波进行吸收。
需要说明的是，该吸收层所使用的采用根据非发声区域发射的声波的具体声频进行选择，可以采用能够任何能够吸收对应频率声波的材料或材料的组合，对于所采用的具体材料与相关技术中一致，在此不再赘述。
针对上述所有实施例，如在非发声区域未设置压电层，则无需在非发声区域再设置吸收层，因为，在未设置压电层的情况下，非发声区域就不会产生声波，则无需再设置吸收层对非发声区域的声波进行吸收，具体对压电层如何进行构图，根据实际情况进行选择，在此不作具体限定。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，发声区域的图形为衬底基板的图形的内切图形。
具体地，将发声区域的图形设置为衬底基板的图形的内切图形，可以保证发声区域覆盖区域是以阵列基板的中心为基准向外延伸的，保留了中心区域的位置，将角区设置为非发声区域，从而提高阵列基板的发声指向性。
可选地，在本发明实施例提供的阵列基板中，发声区域的图形为八边形。当然该发声区域也可为其他形状的图形，在此不作具体限定。
具体地，需保证该发声区域的一侧边的长度与衬底基板对应侧边的长度之比在0.2～0.4之间。该种设置可以保证所发出的声波的振幅宽度，有利于对声波进行识别。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种发声装置，包括上述任一实施例提供的阵列基板。
具体地，该发声装置可以为超声波指纹识别装置，也可以为扬声器，在此不作具体限定。
其中，该发声装置的原理和具体实施方式与上述实施例提供的阵列基板的原理和实施方式相同，具体可以参考阵列基板的实施例进行实施，在此不再赘述。
本发明实施例提供了一种阵列基板及发声装置，该阵列基板包括：衬底基板，位于所述衬底基板上依次层叠设置的弹性层、压电层和匹配层；所述阵列基板包括发声区域和非发声区域；所述衬底基板至少在所述发声区域内具有多个第一空腔结构；所述发声区域的图形为中心对称图形，所述发声区域的对称中心与所述衬底基板的对称中心位于同一区域；在所述发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述第一空腔结构的发声参数相匹配；在所述非发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述衬底基板的发声参数失配。通过对匹配层和衬底基板内的空腔结构进行设计，使发声区域能够发射对应频率的声波，而非发声区域不能发射对应频率的声波，从而降低了阵列基板所发射声波的旁瓣强度，以增加阵列基板所发射声波的指向性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上依次层叠设置的弹性层、压电层和匹配层；所述阵列基板包括发声区域和非发声区域；
所述衬底基板至少在所述发声区域内具有多个第一空腔结构；
所述发声区域的图形为中心对称图形，所述发声区域的对称中心与所述衬底基板的对称中心位于同一区域；
在所述发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述第一空腔结构的发声参数相匹配；
在所述非发声区域内，所述匹配层具有的结构与所述衬底基板的发声参数失配。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述衬底基板在所述非发声区域内具有多个所述第一空腔结构；
所述匹配层仅覆盖所述发声区域；
所述阵列基板还包括：位于所述非发声区域的吸收层，所述吸收层位于所述压电层背离所述衬底基板的一侧，所述吸收层被配置为对所述非发声区域内的声波进行吸收。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述衬底基板在所述非发声区域内具有多个所述第二空腔结构；所述第二空腔结构与所述第一空腔结构的发声参数不同；
所述匹配层至少覆盖所述发声区域。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第一空腔结构仅排布于所述发声区域，所述匹配层至少覆盖所述发声区域。
5.如权利要求3或4所述的阵列基板，其特征在于，所述匹配层全部覆盖所述衬底基板。
6.如权利要求3或4所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括：吸收层，所述吸收层位于所述非发声区域，且位于所述压电层背离所述衬底基板的一侧，所述吸收层被配置为对所述非发声区域内的声波进行吸收。
7.如权利要求1-4任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述发声区域的图形为所述衬底基板的图形的内切图形。
8.如权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述发声区域的图形为八边形。
9.如权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述发声区域的一侧边的长度与所述衬底基板对应侧边的长度之比在0.2～0.4之间。
10.一种发声装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的阵列基板。
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